распечатать


Выбор панелей фотоэлементов (СП)
Выбор панелей фотоэлементов (СП)


 

Солнечная панель (СП) - это батарея взаимосвязанных солнечных элементов, заключенных под стеклянной крышкой. Чем интенсивнее свет, падающий на фотоэлементы и чем больше их площадь, тем больше вырабатывается электричества и тем больше сила тока. Модули классифицируются по пиковой мощности в ваттах, измеренной при определённых параметрах (обычно это 1000Вт/м2 солнечное излучение, 20...25°С температура солнечной панели (а не воздуха!), коэффициент спектрального излучения 1,5). При выборе СП следует учитывать три фактора - их геометрию, номинальное выходное напряжение и тип фотоэлементов.

Геометрия определяется конкретными условиями установки, и нет конкретных критериев выбора, однако если есть возможность выбора между одной большой панелью и несколькими маленькими, лучше взять большую, поскольку в таком варианте более эффективно используется общая площадь и надо производить меньше соединений и коммутаций, а значит, повышается надёжность системы. Размеры панелей доступных для бытового применения относительно не велики и при мощности СП порядка 250 Вт не превышают двух квадратных метров. Для достижения проектных значений номинального напряжения и мощности панели можно объединяют в последовательные каскады, а если этого недостаточно, то при необходимости увеличения тока отдачи цепочки СП коммутируются параллельно. Очень желательно во всём массиве СП использовать однотипные панели! 

Выбор номинального выходного напряжения. При стандартизации СП для упрощения понимания функционального назначения производители СП ввели условную классификацию СП на рабочее напряжение. Чаще всего в продаже можно встретить СП на 12В и 24В. Но это не значит что СП на 12В будет вырабатывать рабочее напряжение на уровне 12В. Реальное выходное напряжение СП выше. Это сделано с целью снизить потери на преобразовании и упростить, а значит и удешевить, оборудование которое будет заниматся дальнейшей обработкой получаемой энергии. В частности, СП "на 12В" имеют напряжение холостого хода порядка 22В, а в точке максимальной мощности чаще всего 17...19В, "на 24В" - на холостом ходу - 38...43В, в точке максимальной мощности - 32...37В. Чаще всего в системах мощностью до 600...1000Вт применяют СП на 12В, при мощностях 800...2000Вт СП на 24В, более 2кВт - последовательное включение на 48В. Также в некоторых системах, например с использованием сетевых инверторов, необходимо запитать преобразователь напряжением 150...600В (и даже до 1000В) постоянного тока и в этом случае необходимо последовательное включение СП до достижения номинального напряжения. Чаще всего выбор отдаётся более мощным СП, чтобы минимизировать их число в цепи (а значит и число коммутаций), например СП на 250Вт "на 24В". Выбор в пользу использования 12-вольтовых СП стоит делать, если:

1) они используются в маломощных системах, где 12 вольт являются рабочим напряжением инвертора, но при этом стоит обратить внимание на максимальный ток и выбор соответсвующего сечения проводов;
2) по архитектурным или конструктивным соображениям необходимо использовать СП таких габаритов, которых не существует среди вариантов на 24 В.
При самостоятельной сборке системы СП из отдельных фотоэлементов не следует забывать о включении в цепочки защитных диодов, которые предупреждают протекание обратного тока при неравномерной засветке, иначе, мощность, выработанная освещёнными секциями СП, вместо полезной нагрузки будет потребляться на временно затенённом фотоэлементе, а это может вызвать его перегрев и вызвать выход из строя (неосвещённый фотоэлемент в этой ситуации окажется открытым диодом). Допустимый ток защитных диодов должен быть больше, чем ток короткого замыкания защищаемой цепочки фотоэлементов при максимальной освещённости.

В системах с сетевыми инверторами выбор номинального напряжения массива СП следует производить из критерия напряжения максимальной отдачи инвертора (очень часто это не максимально возможное напряжение для инвертора, а "золотая середина" указываемая в паспорте инвертора). Плюс стоит учесть фактор, что за счёт использования в СП полупроводника кремния, его отдача подвержена влиянию температуры самого фотоэлемента. Напряжение СП обычно замеряется в лабораториях при температуре самого фотоэлемента 20...25ºС, и при повышении температуры по грубым экспериментальным оценкам начинает падать со скоростью 0,05...0,1В/1ºС. В жаркий солнечный день фотоэлемент может разогреватся до 60...70ºС, что приводит к падению выходного напряжения на 2,5...5В на каждой СП и приводит к падению генерируемой мощности на 10...20% за счёт нагрева. При охлажении фотоэлемента наблюдается рост выходного напряжения, но даже в холодный зимний солнечный день температура фотоэлемента выше 0°С, а незначительный рост выходного напряжения компенсируется сезонным снижением мощности солнечной радиации, другими словами - падением выходного тока, и мощность СП не превышает номинальную. Однако, если ваш сетевой инвертор расчитан на входное напряжение до 600В постоянного тока, а ваше расчётное рабочее составляет порядка 550В, то вполне вероятна ситуация, что зимой ваш сетевой инвертор может отключатся по причине превышения допустимого входного напряжения и вот этот фактор стоит учесть при проектировке всей системы!
Выбор типа фотоэлементов.  Чаще всего в продаже можно встретить фотоэлементы из монокристаллическом и поликристаллическом кремнии. КПД СП обычно составляет 16...20% для монокристаллического кремния, 12...18% - для поликристаллического кремния. В ценовом показателе при сравнении стоимости панелей одинаковой мощности поликристаллический кремний обойдётся дешевле. В ИНТЕРНЕТе часто муссируется факт, что якобы в пасмурную погоду поликристаллы работают лучше монокристаллов, а в солнечную - наоборот. Это не совсем верное утверждение. В пасмурную погоду, когда небо затянуто кучевыми (дождевыми) облаками или идёт дождь эффективность любой из систем не превышает 10% номинальной и если и существует разница в 1..3% в пользу поликристаллов, то говорить о существенной выгоде их эксплуатации как-то слишком громогласно. Аналогично и в солнечную погоду текущий сиюминутный выигрыш в мощности у монокристаллов наблюдаться может, но в интегральном выражении за день он может не быть ярко выраженным. А вот в промежуточных состояниях между максимумом и минимумом солнечного излучения возможны расхождения показаний в пользу как монокристаллов, так и поликристаллов (причём некоторые производители приводят графики подобных характеристик, а большинство не напрягается с ними), но поскольку одобные состояния врядли держатся долго, то точку поставить в этом споре однозначно не получится, и по данному критерию выбор произвести не совсем корректно. 

Более верным критерием выбора не самих фотоэлементов, а их количества, будет выбор исходя из солнечной активности в вашем регионе. Чаще всего производители СП указывают параметры генерации при мощности солнечной радиации порядка 1000 Вт/м2. Но для территории Украины подобные показатели актуальны лишь в южных областях, да и то часто с натяжкой. А для основной территории Украины средний показатель солнечной активности составляет порядка 600-700 Вт/м2. Соответственно стоит увеличить число СП раза в 1.5 по отношению к расчёту при уровне 1000 Вт/м2, которые обычно и проводятся.

По параметру степени и скорости деградации фотоэлементов, и в конечном итоге потенциальному сроку службы, принципиальной разницы нет - производители дают срок службы порядка 20-50 лет, но собственно проверить это и получится не раньше через лет этак 20-ть...Но на степень деградации фотоэлементов влияет качество их изготовления, так называемые градации фотоэлементов - Grade A, Grade B, слухи информируют что есть даже Grade C...Редкие производители смело заявляют о градации своих СП, а в бытовых условиях проверить качество фотоэлементов просто не возможно. Поэтому в этом критерии выбор - это уже дело случая и больше доверия к продавцу. Некоторые производители даже предалагют некий гарантийный сертификат на определённый период, главное чтоб их трудовая деятельность не закончилась раньше оговоренного срока...

Так что подытожив вышеперечисленные факторы, стоит как говорится взвесить все факты, и выбор стоит делать из условий солнечной активности в вашем регион и экономических затрат на запуск.

Напоследок хотелось бы обратить ваше внимание на то, что если вы строите систему под мощную постоянную нагрузку или в расчёте на длительные периоды пасмурной погоды, то не стоит удивляться большой суммарной мощности системы СП и их общему количеству.

Также при выборе места для размещения СП стоит учесть ещё один немаловажный фактор - это обслуживание. Как уже выше было описано, несущий элемент СП это стекло, которое также как стекла в окнах домов постепенно загрязняются. Загрязнение стекла приводит с снижению степени проникновения солнечного света к фотоэлементам, что в свою очередь снижает КПД СП или уменьшает количество сгенерированой энергии, т.е. ваша, скажем, 200Вт панель даёт уже в пике не 200Вт, а в зависимости от загрязнения стекла 180...160...140 Вт. Поэтому рекомендуется периодически для профилактики возникновения подобного эффекта необходимо мыть или протирать поверхность СП. С другой стороны если ваши СП установлены в районе не с повышеннной запылённостью, то дожди довольно хорошо справляются с функцией удаления пыли, конечно не на 100%, но довольно ощутимо. Поэтому если место установки позволяет осуществить процедуру очистки поверхности от пыли, то надо заранее продумать как вам будет удобно выполнить эту операцию.